Best-Practice: Cloud-Lösung Die Cloud macht’s – Ricola spart sich Aufbau aufwändiger Netzwerkinfrastruktur

Autor / Redakteur: Arno Martin Fast / Dr. Jörg Kempf

Wer kennt den Werbeslogan „Wer hat’s erfunden?“ nicht, der seit 1993 im Fernsehen und Radio gesendet wird und das Schweizer Unternehmen Ricola bekannt gemacht hat. Dass sich die Tradition des Kräuterzuckers und moderne Technologien nicht ausschließen, zeigt der Einsatz der Cloud-Lösung von Phoenix Contact.

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Diese Bonbons kennt wohl jeder. Ihre Produktion erfolgt nach strengen FDA-Anforderungen. Bei deren wirtschaftlicher Umsetzung wird Ricola von der Proficloud von Phoenix Contact unterstützt.
Diese Bonbons kennt wohl jeder. Ihre Produktion erfolgt nach strengen FDA-Anforderungen. Bei deren wirtschaftlicher Umsetzung wird Ricola von der Proficloud von Phoenix Contact unterstützt.
(Bild: Phoenix Contact)

Die 1930 als Confiserie Richterich & Compagnie im nordwestschweizerischen Laufen gegründete Ricola befindet sich auch in der dritten Generation im Familienbesitz. Als Pionier im naturgemäßen Kräuteranbau exportiert das Unternehmen 90 Prozent seiner Kräuterspezialitäten in mehr als 50 Länder. Umsatzstärkste Märkte sind die USA, Deutschland, Frankreich, Italien und die Schweiz. Die 400 internationalen Mitarbeiter erzielen so einen jährlichen Umsatz von rund 300 Millionen Schweizer Franken. Neben der Tradition steht Ricola ebenfalls für moderne Produktionsanlagen und innovative Produktideen.

Die Entwicklung neuer Bonbons und Erschließung weiterer Märkte ist oftmals mit einer zusätzlichen Zertifizierung der Erzeugnisse verbunden. Der Verkauf in den USA erfordert beispielsweise die Erfüllung der hohen FDA-Anforderungen (Food & Drug Administration). Für die damit einhergehende lückenlose Dokumentation von Lager- und Produktionsprozessen nutzt Ricola die Möglichkeiten des Cloud Computing.

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Zahlreiche Unternehmen sehen in dieser Technologie eine schwer greifbare Vision. Durch die zunehmende Vernetzung von intelligenten Internet-fähigen Geräten und den daraus gewonnenen Daten sollen sich Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit erhöhen, doch die konkrete Umsetzung und der sich ergebende Nutzen sind noch unklar. Wie eine wirtschaftliche Lösung aussehen kann, zeigt die Kombination bewährter Automatisierungstechnik mit der Proficloud von Phoenix Contact.

Standortübergreifende Weiterleitung von Zustandsdaten

Der Industrial-Ethernet-Standard Profinet erlaubt die Realisierung vielfältiger Automatisierungskonzepte – vom Maschinenbau und der Fertigungstechnik über die Prozess- und Gebäudeautomation bis zur Antriebstechnik. Das echtzeitfähige Übertragungsprotokoll verwendet dazu den TCP/IP-Kanal sowie IT-Standards und bindet neben Feldbus- ebenso cloudbasierte Systeme ein. Durch den Einsatz der Proficloud-Technologie lassen sich jetzt Profinet-Netzwerke der Automatisierungstechnik – wie sie Ricola betreibt – mit dem Internet koppeln. Damit stehen dem Anwender die unbegrenzten Möglichkeiten des Internet of Things (IoT) zur Verfügung.

Was hat das IoT aber mit der Herstellung von Kräuterspezialitäten zu tun? Die Ricola-Kräuter werden von rund 100 Kräuterbauern in fünf Regionen im Schweizer Berggebiet angebaut. Jährlich werden 1400 Tonnen Kräuter verarbeitet, die optimal zu lagern und zu verarbeiten sind. Deshalb befinden sich sowohl die Verwaltung als auch die Lager- und Produktionsstätten in Laufen, allerdings in verschiedenen Ortsteilen.

Die dezentrale Anordnung der einzelnen Gebäude bedeutet, dass relevante Informationen möglichst kostengünstig zwischen ihnen ausgetauscht werden müssen. Außerdem sollte die Lösung in die bestehende Automatisierungstechnik integriert werden. Daniel Bhend, Bereichsleiter Technik/Engineering bei Ricola, hat daher mit seinem Team und Mitarbeitern von Phoenix Contact Schweiz eine effiziente Lösung erarbeitet: Zum Datenaustausch über weite Strecken wird eine Kombination aus standardisierten Kommunikationsprotokollen der Automatisierungstechnik und das Internet genutzt.

Automatischer Verbindungsaufbau zur Cloud

In der Applikation bei Ricola müssen Informationen über den Zustand der rund 15 Kilometer von der Produktionsstätte entfernt gelegenen Lagerräume an das zentrale Produktionsleitsystem (PLS) übertragen werden. Da eine übergeordnete Steuerung ihre Daten an das PLS weitergibt, ist es sinnvoll, dass die Messwerte der Lagerhäuser ebenfalls an diese SPS gesendet werden. Am besten sollte das über ein von der Steuerung unterstütztes Protokoll geschehen. Die betreffende SPS übernimmt auch die Funktion eines Profinet Controllers, weshalb sich hier die Verwendung der Proficloud anbietet. Dies, weil sich eine Proficloud-Anwendung standardmäßig aus mindestens einem Proficloud-Koppler, einem Proficloud-Device und einem Profinet-Controller zusammensetzt.

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Proficloud: Vielfältige Nutzung der grenzenlosen Möglichkeiten des Internet

Proficloud ist die cloudbasierte, offene IoT-Plattform von Phoenix Contact, die Hard- und Softwarekomponenten in den unterschiedlichsten Systemen und Maschinen verbindet. So lassen sich die grenzenlosen Möglichkeiten des Internets in den Automatisierungssystemen nutzen. Die Abhängigkeit von einem einzelnen Automatisierungshersteller ist hier hinderlich und widerspricht auch dem offenen Ansatz der Proficloud.

Durch die Proficloud werden reale Objekte mit der digitalen Welt gekoppelt, um leistungsstarke Branchenanwendungen und digitale Dienste zu realisieren. Das erhöht die Wettbewerbsfähigkeit und ermöglicht neue Geschäftsmodelle. Als offene IoT-Plattform erlaubt die Proficloud die Entwicklung und Bereitstellung innovativer Lösungen in einem vielseitigen Ecosystem – und das ohne die Notwendigkeit einer kostspieligen Entwicklerlizenz.

Der Proficloud-Koppler bindet das lokale Profinet-Netzwerk über zwei Ethernet-Interfaces an die Proficloud an. Während die eine Schnittstelle dem Anschluss an das lokale Profinet-System in der Produktionsstätte dient, erfolgt die Ankopplung an das Internet über das zweite Ethernet-Interface. Anschließend initiiert der Koppler automatisch eine Verbindung mit der Proficloud und ist nach kurzer Zeit einsatzbereit. Gleiches gilt für die Proficloud-Devices, die ebenso einfach an das Internet angeschlossen werden und sich automatisch mit der Proficloud verbinden.

Bei Ricola erfassen die dezentral installierten Proficloud-Steuerungen AXC Cloud-Pro über anreihbare E/A-Module der Produktfamilie Axioline F die Daten mehrerer in den Lagerräumen verteilter Temperatursensoren und übermitteln sie via Internet an den Proficloud-Koppler. „Durch die Nutzung der Proficloud ersparen wir uns den Aufbau einer aufwändigen Netzwerkinfrastruktur“, berichtet Daniel Bhend. Der von Ricola beauftragte Systemintegrator musste lediglich die Proficloud-Devices mit der UUID (Universal Unique Identifier) in der Proficloud registrieren und dem zentralen Proficloud-Koppler zuordnen. UUIDs werden zur eindeutigen Kennzeichnung von Informationen in verteilten Systemen verwendet und sorgen somit für eine sichere Kommunikation über die Proficloud. Nach der Registrierung nimmt das Profinet-System die TLS-gesicherte Datenübertragung über die Proficloud auf.

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Einfacher Abruf von Wetterinformationen aus dem Internet

Neben der Erfassung und Weiterleitung von Messwerten aus den Lagerräumen werden bei Ricola die aktuellen Wetterinformationen an das PLS kommuniziert, um sie in den Prüfdokumenten der FDA zu hinterlegen. Zu diesem Zweck hätte Ricola eine Wetterstation installieren können, die eingestellt und an die SPS angebunden werden muss. Einfacher geht es mit dem Cloud Service/Weather der Proficloud, mit dem sich per Wetterdienst entsprechende Informationen aus dem Internet abrufen lassen. Diese kann die Steuerung dann direkt als Profinet-Daten nutzen. Der Proficloud-Dienst wird im Proficloud-System als virtuelles Proficloud-Device behandelt. Über die Eingangsprozessdaten legt der Anwender fest, für welchen Ort Wetterinformationen eingeholt werden sollen – in diesem Fall durch die Angabe der Koordinaten des Lagers.

Wie gelangen die Daten der Proficloud-Geräte nun zur SPS, und wie wird der Datenaustausch geschützt? Sobald eine Verbindung zum Internet und damit zur Cloud besteht, sendet das Profinet-Device seine Prozessdaten an die Proficloud. Die Beschränkung auf eine Outbound Connection stellt sicher, dass kein Internet-Teilnehmer eine unerwünschte Kommunikation mit den Proficloud-Geräten aufbauen kann, um beispielsweise die Temperaturdaten zu manipulieren. Ist der Anschluss an die Proficloud über das Internet erfolgt, wird im Proficloud-Koppler eine Profinet-Instanz für jedes angekoppelte Proficloud-Device erstellt. Die Station im Lager und das Weather-Device erhalten also eine eigene IP- und MAC-Adresse, die im lokalen Profinet-Netzwerk abgebildet ist. Danach lässt sich jeder Proficloud-Teilnehmer wie ein lokales Profinet-Gerät programmieren.

Umfassender Schutz vor unbefugten Zugriffen

Da die Datenübertragung der Proficloud-Koppler und –Devices durch eine TLS1.2-Verschlüsselung geschützt ist und die Verbindung nur von den Proficloud-Teilnehmern initiiert werden kann, sind zwei wesentliche Aspekte hinsichtlich der Datensicherheit der Proficloud berücksichtigt. Selbst die Web-Applikation zur Parametrierung der Proficloud wird via HTTPS an den Anwender weitergeleitet und ist somit vor unbefugten Zugriffen abgesichert, was unabhängige Stellen bereits zertifiziert haben.

Zusammenfassend bleibt festzustellen, dass die Kombination aus bewährten Automatisierungsstandards und innovativer Cloud-Technologie längst Realität ist. Die Proficloud von Phoenix Contact, die seit mehr als zwei Jahren als produktive Cloud-Plattform verfügbar ist, kommt in immer mehr operativen Anwendungen zum Einsatz. Neben der bei Ricola umgesetzten Profinet-Kommunikation über die Cloud wurden beispielsweise Time-Series-Database-Lösungen realisiert oder eigene Konzepte auf Basis der Proficloud entwickelt.

* Der Autor ist Produktmanager der Proficloud, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont.

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